看激光指向穩(wěn)定系統(tǒng)，是如何大幅提高龍門系統(tǒng)激光加工的精度！

激光加工作為一種無(wú)接觸式加工，以其可控性好、加工效率高、材料損耗低等特點(diǎn)，在與傳統(tǒng)加工方式的比較中脫穎而出，成為很多人的選擇，常見(jiàn)的有激光切割和激光焊接。

目前振鏡或焊接頭與龍門系統(tǒng)架相結(jié)合是常見(jiàn)的激光加工組合方案。在加工過(guò)程中，焊接頭隨龍門架移動(dòng)或振鏡掃描，促使激光在靶面移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度的激光切割或焊接操作。然而，隨著機(jī)器規(guī)模增大，光束路徑延長(zhǎng)，在加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)件的膨脹、龍門系統(tǒng)的振動(dòng)以及導(dǎo)軌平行度以及空氣擾動(dòng)，這使得要實(shí)現(xiàn)微米甚至亞微米精度的控制愈發(fā)困難。在科學(xué)研究應(yīng)用中，雖可采用封閉或抽真空束線管規(guī)避空氣波動(dòng)，但在龍門架系統(tǒng)中此方法并不適用，多數(shù)情況下需采用自由梁。對(duì)此，昊量光電獨(dú)代的德國(guó)TEM公司的主動(dòng)式激光光束指向穩(wěn)定系統(tǒng)能夠解決這個(gè)問(wèn)題，其在高速高精度伺服回路中利用兩個(gè)或多個(gè)快速驅(qū)動(dòng)反射鏡，達(dá)成亞微米和亞微弧度級(jí)別的指向穩(wěn)定精度。

1.光路布置簡(jiǎn)單

整套指向穩(wěn)定系統(tǒng)系統(tǒng)包含兩個(gè)反射鏡、一個(gè)探測(cè)器和一個(gè)控制器，光路搭建簡(jiǎn)單。將其中一個(gè)反射鏡放置在激光器出光口，另一個(gè)反射鏡放置在加工面前，通過(guò)分光鏡或者反射鏡的漏光，采一束樣品光進(jìn)入探測(cè)器，樣品光需要的功率大約1mw，探測(cè)器可同時(shí)檢測(cè)近場(chǎng)光和遠(yuǎn)場(chǎng)光，由此將光束的位置可唯yi確定。當(dāng)激光指向發(fā)生變化，探測(cè)器所探測(cè)到的信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，隨后控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并控制反射鏡偏轉(zhuǎn)，將光束調(diào)整會(huì)zui開(kāi)始設(shè)定的位置。

2.響應(yīng)速度快

在進(jìn)行鎖定之前會(huì)進(jìn)行自由度的解耦，即將光束的角度X和Y方向以及位置X和Y方向的偏移進(jìn)行解耦，實(shí)現(xiàn)通過(guò)四個(gè)反射鏡控制單一自由度，得到解耦矩陣。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)光束的角度或者位置偏移之后，根據(jù)偏移信息和解耦矩陣可以直接計(jì)算得到反射鏡每一個(gè)軸需要移動(dòng)的量，減少多自由度耦合情況下會(huì)出現(xiàn)的反復(fù)調(diào)節(jié)。

此外壓電陶瓷可以保證很高的響應(yīng)速度，在光束偏轉(zhuǎn)的第1時(shí)間就能夠?qū)⒐饫貋?lái)，通過(guò)調(diào)整控制PID算法的參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同響應(yīng)速度的切換，可達(dá)毫秒量級(jí)。

3.可調(diào)范圍大

高響應(yīng)速度的壓電陶瓷也存在偏轉(zhuǎn)角度小的問(wèn)題，與其他品牌只有壓電陶瓷的同類型產(chǎn)品相比，德國(guó)TEM公司提供的主動(dòng)式指向穩(wěn)定系統(tǒng)配套的反射鏡還配有電動(dòng)馬達(dá)，能夠?qū)崿F(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)，Max偏轉(zhuǎn)角可達(dá)18°。

根據(jù)大偏轉(zhuǎn)角和大光斑，廠家還提供多種型號(hào)的探測(cè)器進(jìn)行選擇。如果光斑和偏轉(zhuǎn)角都比較小，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器；如果光斑比較大，可以在探測(cè)器前端增加縮束系統(tǒng)和使用短焦系列的探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)大范圍的探測(cè)。

4.控制精度高

該系統(tǒng)配套的位敏探測(cè)器的探測(cè)精度很高，可以達(dá)到4nm和4nrad，同時(shí)在電路系統(tǒng)中增加穩(wěn)定可靠的降噪系統(tǒng)和放大電路，信噪比大于60db，配合行程分辨率很高的壓電陶瓷，整套系統(tǒng)的精度zui高可以達(dá)到十納米和十納弧度級(jí)別。

5.可二次開(kāi)發(fā)

除了基礎(chǔ)的激光指向穩(wěn)定之外，該系統(tǒng)還可以通過(guò)RS232或者以太網(wǎng)口的形式以ASCII碼的方式實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)，功能包括啟動(dòng)指向鎖定功能、控制光斑移動(dòng)（單獨(dú)控制一束光的位置移動(dòng)和角度移動(dòng)）、讀取光斑位置信息和檢測(cè)功率變化等。

德國(guó)的TEM公司成立于1988年，涉足的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括激光電子學(xué)、光學(xué)測(cè)量技術(shù)、控制工程以及自動(dòng)化技術(shù)等，其研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主動(dòng)式激光指向穩(wěn)定系統(tǒng)、功率穩(wěn)定系統(tǒng)、以及相位鎖定等產(chǎn)品能夠有效解決客戶在使用激光器過(guò)程中因?yàn)榄h(huán)境以及激光器本身所造成的不穩(wěn)定現(xiàn)象。而作為該公司的主推產(chǎn)品，指向穩(wěn)定系統(tǒng)能夠有效解決激光器的溫漂以及環(huán)境擾動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)帶來(lái)的激光指向變化，如果您目前正收到激光指向相關(guān)的困擾，相信我們的產(chǎn)品能夠解決您的問(wèn)題！

上海昊量光電作為德國(guó)TEM公司在中國(guó)大陸地區(qū)總授權(quán)代理商以及指向穩(wěn)定系統(tǒng)產(chǎn)品的獨(dú)代，為您提供專業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)。如您對(duì)于德國(guó)TEM公司的產(chǎn)品有興趣或者任何問(wèn)題，都隨時(shí)歡迎通過(guò)電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。

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